(57)【要約】  多成分流体混合物から少なくとも第１の成分を分離するための多段吸着ガス分離プロセス及びシステムは、吸着材料の再生のための全体の蒸気及びエネルギーの消費量を減らすべく、少なくとも第１及び第２の吸着段を使用する。吸着ガス分離システムにおいて、第１段吸着ガス分離プロセス及び分離器並びに第２段吸着ガス分離プロセス及び分離器はそれぞれ、少なくとも１つの再生ストリームを使用し、その場合、再生ストリームは異なる再生媒体を使用する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多成分流体混合物から少なくとも第１の成分を分離するための多段吸着ガス分離プロセスにおいて、前記吸着ガス分離プロセスは、
ａ．前記多成分流体混合物を供給ストリームの少なくとも一部として第１段吸着ガス分離器に流入させて、前記第１段吸着ガス分離器の前記供給ストリームの前記第１の成分の少なくとも一部を前記第１段吸着ガス分離器内の接触器内の少なくとも１つの吸着材料に吸着させるとともに、前記第１段吸着ガス分離器から第１の生成物ストリームを回収するステップと、
ｂ．前記第１段吸着ガス分離器のための第１の再生ストリームを前記第１段吸着ガス分離器に流入させて、前記第１段吸着ガス分離器内の前記接触器内の前記少なくとも１つの吸着材料に吸着された前記第１の成分の少なくとも一部を脱着させるとともに、前記多成分流体混合物と比べて前記第１の成分が豊富な第２の生成物ストリームを前記第１段吸着ガス分離器から回収するステップと、
ｃ．前記第１段吸着ガス分離器からの前記第２の生成物ストリームを供給ストリームとして第２段吸着ガス分離器に流入させて、前記第２段吸着ガス分離器の前記供給ストリームの前記第１の成分又は第２の成分のうちの少なくとも一方を前記第２段吸着ガス分離器内の接触器内の少なくとも１つの吸着材料に吸着させるとともに、前記第１段吸着ガス分離器から第１の生成物ストリームを回収するステップと、
ｄ．前記第２段吸着ガス分離器のための第１の再生ストリームを前記第２段吸着ガス分離器に流入させて、前記第２段吸着ガス分離器内の前記接触器内の前記少なくとも１つの吸着材料に吸着された前記第１の成分又は前記第２の成分のうちの一方の少なくとも一部を脱着させるとともに、前記第１段吸着ガス分離器から第２の生成物ストリームを回収するステップと、
を含む多段吸着ガス分離プロセス。
【請求項２】
前記第１段吸着ガス分離器のための前記第１の再生ストリームが第１の再生媒体を更に含み、前記第２段吸着ガス分離器のための前記第１の再生ストリームが第３の再生媒体を更に含み、前記第１の再生媒体が前記第３の再生媒体とは異なる媒体を含む請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記ステップｂ中、前記第１の再生ストリームを前記第１段吸着ガス分離器に流入させることにより、前記第１段吸着ガス分離器内の前記接触器内の前記少なくとも１つの吸着材料の温度が上昇する請求項１に記載のプロセス。
【請求項４】
前記ステップｄ中、前記第２段吸着ガス分離器のための前記第１の再生ストリームを前記第２段吸着ガス分離器に流入させることにより、前記第２段吸着ガス分離器内の前記接触器内の前記少なくとも１つの吸着材料の温度が上昇する請求項１に記載のプロセス。
【請求項５】
前記第１段吸着ガス分離器のための第２の再生ストリームを前記第１段吸着ガス分離器に流入させて、前記第１段吸着ガス分離器内の前記接触器内の前記少なくとも１つの吸着材料に吸着された前記第１の成分の少なくとも一部を脱着させるとともに、前記第１段吸着ガス分離器から第３の生成物ストリームを回収するステップを更に含む請求項１から４のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項６】
前記第２段吸着ガス分離器のための第２の再生ストリームを前記第２段吸着ガス分離器に流入させて、前記第２段吸着ガス分離器内の前記接触器内の前記少なくとも１つの吸着材料に吸着された前記第１の成分又は前記第２の成分の少なくとも一部を脱着させるとともに、前記第２段吸着ガス分離器から第３の生成物ストリームを回収するステップを更に含む請求項１から４のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項７】
前記第１段吸着ガス分離器のための前記第２の再生ストリームが第２の再生媒体を更に含み、前記第２の再生媒体は、空気、多成分流体混合物、及び、二酸化炭素のうちの少なくとも１つを含む請求項５に記載のプロセス。
【請求項８】
前記第２段吸着ガス分離器のための前記第２の再生ストリームが第２の再生媒体を更に含み、前記第２の再生媒体は、前記空気、多成分流体混合物、及び、二酸化炭素のうちの少なくとも１つを含む請求項６に記載のプロセス。
【請求項９】
前記第１の再生媒体が空気又は多成分流体混合物のうちの少なくとも一方を含み、前記第３の再生媒体は、蒸気、凝縮可能ガス、凝縮可能溶媒、及び、電気のうちの少なくとも１つを含む請求項２に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記多成分流体混合物が燃焼ガスストリームを含む請求項１，７，８，９のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記第１の成分が二酸化炭素及び汚染物質のうちの少なくとも一方を含む請求項１に記載のプロセス。
【請求項１２】
前記第２の成分が窒素及び汚染物質のうちの少なくとも一方を含む請求項１に記載のプロセス。
【請求項１３】
前記汚染物質は、硫黄酸化物、窒素酸化物、粒状物質、及び、重金属のうちの１つ以上を含む請求項９又は１０に記載のプロセス。
【請求項１４】
調整ストリームを前記第１段吸着ガス分離器及び前記第１段吸着ガス分離器内の前記接触器に流入させて、前記第１段吸着ガス分離器内の前記接触器内の前記少なくとも１つの吸着材料の温度を下げるとともに、前記第１段吸着ガス分離器内の前記接触器及び前記第１段吸着ガス分離器から第４の生成物ストリームを回収するステップを更に含む請求項１又は５のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１５】
調整ストリームを前記第２段吸着ガス分離器及び前記第２段吸着ガス分離器内の前記接触器に流入させて、前記第２段吸着ガス分離器内の前記接触器内の前記少なくとも１つの吸着材料の温度を下げるとともに、前記第２段吸着ガス分離器内の前記接触器及び前記第２段吸着ガス分離器から第４の生成物ストリームを回収するステップを更に含む請求項１又は６のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１６】
前記第１段吸着ガス分離器のための前記第１の再生ストリームを前記分離器内の前記供給ストリームの流れ方向に対して逆行する流れ方向に流れるように前記第１段吸着ガス分離器内の前記接触器に流入させるステップを更に含む請求項１に記載のプロセス。
【請求項１７】
前記第２段吸着ガス分離器のための前記第１の再生ストリームを前記分離器内の前記供給ストリームの流れ方向に対して逆行する流れ方向に流れるように前記第２段吸着ガス分離器内の前記接触器に流入させるステップを更に含む請求項１に記載のプロセス。
【請求項１８】
前記第１段吸着ガス分離器のための前記第２の再生ストリームを前記分離器内の前記供給ストリームの流れ方向に対して並流する流れ方向に流れるように前記第１段吸着ガス分離器内の前記接触器に流入させるステップを更に含む請求項６に記載のプロセス。
【請求項１９】
前記第１段吸着ガス分離器のための前記第２の再生ストリームを前記分離器内の前記供給ストリームの流れ方向に対して並流する流れ方向に流れるように前記第１段吸着ガス分離器内の前記接触器に流入させるステップを更に含む請求項７に記載のプロセス。
【請求項２０】
前記調整ストリームを前記分離器内の前記供給ストリームの流れ方向に対して並流する方向に流れるように前記第１段吸着ガス分離器内の前記接触器に流入させるステップを更に含む請求項１５に記載のプロセス。
【請求項２１】
前記調整ストリームを前記分離器内の前記供給ストリームの流れ方向に対して並流する方向に流れるように前記第２段吸着ガス分離器内の前記接触器に流入させるステップを更に含む請求項１６に記載のプロセス。
【請求項２２】
前記ステップｃに先立ち、前記多成分流体ストリームの少なくとも一部を前記第１段吸着ガス分離器のための前記供給ストリームの少なくとも一部として熱交換器の高温回路に流入させて、前記第１段吸着ガス分離器のための供給ストリームの前記少なくとも一部の温度を第１の閾値温度以下に下げるステップを更に含む請求項１に記載のプロセス。
【請求項２３】
前記ステップａにおいて、前記多成分流体混合物を前記供給ストリームの少なくとも一部として流入させることは、第１の閾値温度以下の温度の前記多成分流体混合物を流入させることを含む請求項１に記載のプロセス。
【請求項２４】
前記ステップａにおいて、前記第１段吸着ガス分離器内の前記接触器内の前記少なくとも１つの吸着材料の温度を第２の閾値温度まで上昇させるとともに、前記ステップｂにおいて、前記第１段吸着ガス分離器内の前記接触器内の前記少なくとも１つの吸着材料の前記温度を第３の閾値温度まで上昇させるステップを更に含み、前記第３の閾値温度が前記第２の閾値温度よりも高い請求項１又は２２のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項２５】
前記ステップｃにおいて、前記第２段吸着ガス分離器内の前記接触器内の前記少なくとも１つの吸着材料の温度を第７の閾値温度まで上昇させるとともに、前記ステップｄにおいて、前記第２段吸着ガス分離器内の前記接触器内の前記少なくとも１つの吸着材料の温度を第８の閾値温度まで上昇させるステップを更に含み、前記第８の閾値温度が前記第７の閾値温度よりも高いステップを更に含む請求項１に記載のプロセス。
【請求項２６】
前記第２の閾値温度と前記第３の閾値温度との間の温度変化は、前記第７の閾値温度と前記第８の閾値温度との間の温度変化以上である請求項１，２４，２５のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項２７】
前記第１の閾値温度が５０℃である請求項２２又は２３に記載のプロセス。
【請求項２８】
前記第１の閾値温度が４０℃である請求項２２又は２３に記載のプロセス。
【請求項２９】
前記第１の閾値温度が３０℃である請求項２２又は２３に記載のプロセス。
【請求項３０】
多成分流体ストリームから少なくとも第１の成分を分離するための多段吸着ガス分離システムにおいて、前記システムは、
ａ．少なくとも１つの接触器内に少なくとも１つの吸着材料を更に備える第１段吸着ガス分離器であって、前記多成分流体ストリームの少なくとも一部を前記第１段吸着ガス分離器のための供給ストリームの一部として受けるように多成分流体源に流体接続されるとともに、前記多成分流体ストリームの少なくとも一部を第１の再生ストリームとして受けるように前記多成分流体源に流体接続される、第１段吸着ガス分離器と、
ｂ．少なくとも１つの接触器内に少なくとも１つの吸着材料を更に備える第２段吸着ガス分離器であって、前記第１段吸着ガス分離器から第２の生成物ストリームを前記第２段吸着ガス分離器のための供給ストリームとして受けるように前記第１段吸着ガス分離器に流体接続されるとともに、蒸気ストリームを第１の再生ストリームとして受けるように第１の再生ストリーム源に流体接続される、第２段吸着ガス分離器と、
を備える多段吸着ガス分離システム。
【請求項３１】
熱交換器を更に備え、前記熱交換器の高温回路は、前記多成分流体ストリームを受けるように前記多成分流体源に流体接続されるとともに、前記多成分流体ストリームを前記第１段吸着ガス分離器に流入させるように流体接続される請求項３０に記載のシステム。
【請求項３２】
前記熱交換器の低温回路に流体接続されて気流を前記熱交換器の前記低温回路に流入させるファンを更に備え、前記熱交換器の前記低温回路は、前記気流を第２の再生ストリームとして流入させるように前記第１段吸着ガス分離器及び前記第２段吸着ガス分離器のうちの少なくとも一方に流体接続される請求項３１に記載のシステム。
【請求項３３】
前記ファンは、気流を調整ストリームとして前記第１段吸着ガス分離器及び前記第２段吸着ガス分離器のうちの少なくとも一方に流入させるように前記第１段吸着ガス分離器及び前記第２段吸着ガス分離器のうちの少なくとも一方に流体接続される請求項３２に記載のシステム。
【請求項３４】
前記第２段吸着ガス分離器に流体接続される凝縮熱交換器を更に備え、第２の生成物ストリームを前記第２段吸着ガス分離器から前記凝縮熱交換器に流入させる請求項３０に記載のシステム。
【請求項３５】
前記第１段吸着ガス分離器は、前記第１段吸着ガス分離器からの第３の生成物ストリームを前記供給ストリームの少なくとも一部として前記第１段吸着ガス分離器に流入させるように流体接続される請求項３０に記載のシステム。
【請求項３６】
前記第２段吸着ガス分離器は、前記第２段吸着ガス分離器からの第３の生成物ストリームを前記供給ストリームの少なくとも一部として前記第１段吸着ガス分離器に流入させるように流体接続される請求項３０に記載のシステム。
【請求項３７】
多成分流体混合物から少なくとも第１の成分を分離するための多段吸着ガス分離プロセスにおいて、前記吸着ガス分離プロセスは、
ａ．第１の閾値温度以下の温度の前記多成分流体混合物の少なくとも一部を第１段吸着ガス分離器に流入させて、前記第１段吸着ガス分離器内の接触器内の少なくとも１つの吸着材料に前記多成分流体混合物の第１の成分の少なくとも一部を吸着させるとともに、前記第１段吸着ガス分離器内の前記接触器内の前記少なくとも１つの吸着材料の温度を第２の閾値温度まで上昇させて、前記多成分流体混合物に対して前記第１の成分が使い果たされる第１の生成物ストリームを前記第１段吸着ガス分離器から回収するステップと、
ｂ．前記第１段吸着ガス分離器のための第１の再生ストリームを前記第１段吸着ガス分離器に流入させて、前記第１段吸着ガス分離器内の前記接触器内の前記少なくとも１つの吸着材料の温度を第３の閾値温度まで上昇させるとともに、前記第１段吸着ガス分離器内の前記接触器内の前記少なくとも１つの吸着材料に吸着された前記第１の成分の少なくとも一部を脱着させ、前記第１段吸着ガス分離器からの前記多成分流体混合物と比べて前記第１の成分が豊富な第２の生成物ストリームを前記第１段吸着ガス分離器から回収するステップと、
ｃ．第４の閾値温度の前記第１段吸着ガス分離器のための第２の再生ストリームを前記第１段吸着ガス分離器に流入させて、前記第１段吸着ガス分離器内の前記接触器内の前記少なくとも１つの吸着材料に吸着された前記第１の成分の少なくとも一部を脱着させるとともに、前記第１段吸着ガス分離器内の前記接触器内の前記少なくとも１つの吸着材料の前記温度を第５の閾値温度に下げ、前記多成分流体混合物と比べて前記第１の成分が豊富な第３の生成物ストリームを前記第１段吸着ガス分離器内の前記接触器及び前記第１段吸着ガス分離器から回収するステップと、
ｄ．前記第１段吸着ガス分離器のための調整ストリームを前記第１段吸着ガス分離器に流入させて、前記第１段吸着ガス分離器内の前記接触器内の前記少なくとも１つの吸着材料の前記温度を第６の閾値温度に下げるとともに、第４の生成物ストリームを前記第１段吸着ガス分離器から回収するステップと、
ｅ．供給ストリームを第２段吸着ガス分離器に流入させて、前記多成分流体混合物の前記第１の成分又は第２の成分のうちの少なくとも一方を前記第２段吸着ガス分離器内の前記接触器内の前記少なくとも１つの吸着材料に吸着させるとともに、前記第２段吸着ガス分離器内の前記接触器内の前記少なくとも１つの吸着材料の温度を第７の閾値温度まで上昇させて、前記第２段吸着ガス分離器からの前記多成分流体混合物に対して前記第１の成分又は前記第２の成分のうちの少なくとも一方が使い果たされる第１の生成物ストリームを前記第２段吸着ガス分離器から回収するステップと、
ｆ．前記第２段吸着ガス分離器のための第１の再生ストリームを前記第２段吸着ガス分離器に流入させて、前記第２段吸着ガス分離器内の前記接触器内の前記少なくとも１つの吸着材料の温度を第８の閾値温度まで上昇させるとともに、前記第２段吸着ガス分離器内の前記接触器内の前記少なくとも１つの吸着材料上の前記第１の成分又は前記第２の成分のうちの一方の少なくとも一部を脱着させ、前記第２段吸着ガス分離器内の前記接触器及び前記第２段吸着ガス分離器からの前記多成分流体混合物に対して前記第１の成分又は前記第２の成分のうちの一方が使い果たされた第２の生成物ストリームを前記第２段吸着ガス分離器から回収するステップと、
ｇ．第９の閾値温度の前記第２段吸着ガス分離器のための第２の再生ストリームを前記第２段吸着ガス分離器に流入させて、前記第２段吸着ガス分離器内の前記接触器内の前記少なくとも１つの吸着材料に吸着された前記第１の成分又は前記第２の成分のうちの一方の少なくとも一部を脱着させるとともに、前記第２段吸着ガス分離器内の前記接触器内の前記少なくとも１つの吸着材料の前記温度を第１０の閾値温度に下げ、前記多成分流体混合物と比べて前記第１の成分が豊富な第３の生成物ストリームを前記第２段吸着ガス分離器から回収するステップと、
ｈ．前記第２段吸着ガス分離器のための調整ストリームを前記第２段吸着ガス分離器に流入させて、前記第２段吸着ガス分離器内の前記接触器内の前記少なくとも１つの吸着材料の前記温度を第１１の閾値温度に下げるとともに、第４の生成物ストリームを前記第２段吸着ガス分離器から回収するステップと、
を含む多段吸着ガス分離プロセス。
【請求項３８】
前記第１の閾値温度が５０℃である請求項３７に記載のプロセス。
【請求項３９】
前記第１の閾値温度が４０℃である請求項３７に記載のプロセス。
【請求項４０】
前記第１の閾値温度が３０℃である請求項３７に記載のプロセス。
【請求項４１】
前記第２の閾値温度が前記第１の閾値温度よりも高い請求項３７に記載のプロセス。
【請求項４２】
前記第３の閾値温度が前記第２の閾値温度よりも高い請求項４１に記載のプロセス。
【請求項４３】
前記第４の閾値温度は、前記第３の閾値温度以下であるとともに、前記第２の閾値温度以上である請求項４２に記載のプロセス。
【請求項４４】
前記第５の閾値温度が前記第２の閾値温度以上である請求項４１に記載のプロセス。
【請求項４５】
前記第６の閾値温度が前記第２の閾値温度以下である請求項４１に記載のプロセス。
【請求項４６】
前記第７の閾値温度が前記第２の閾値温度よりも高い請求項４１に記載のプロセス。
【請求項４７】
前記第８の閾値温度が前記第７の閾値温度よりも高い請求項４６に記載のプロセス。
【請求項４８】
前記第９の閾値温度が前記第８の閾値温度以下である請求項４７に記載のプロセス。
【請求項４９】
前記第１０の閾値温度が前記第９の閾値温度以下である請求項４８に記載のプロセス。
【請求項５０】
前記第１１の閾値温度は、前記第１０の閾値温度及び前記第６の閾値温度のうちの少なくとも一方の温度以下である請求項４９に記載のプロセス。
【請求項５１】
前記第２の閾値温度と前記第３の閾値温度との間の温度変化は、前記第７の閾値温度と前記第８の閾値温度との間の温度変化以上である請求項４７に記載のプロセス。
【請求項５２】
前記ステップｅにおいて、前記供給ストリームは、前記第１段吸着ガス分離器の前記第２の生成物ストリームの少なくとも一部を含む請求項３７に記載のプロセス。
【請求項５３】
前記第１段吸着ガス分離器のための前記第１の再生ストリーム及び前記第２段吸着ガス分離器のための前記第１の再生ストリームは、異なる再生媒体を更に含む請求項３７に記載のプロセス。
【請求項５４】
前記ステップｂにおいて、前記第１段吸着ガス分離器のための前記第１の再生ストリームが前記多成分流体混合物を更に含む請求項３７に記載のプロセス。
【請求項５５】
前記第１段吸着ガス分離器のための前記第２の再生ストリーム及び前記第２段吸着ガス分離器のための前記第２の再生ストリームは、同じ再生媒体を更に含む請求項３７に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、多成分流体混合物の吸着ガス分離のための方法及びそのためのシステムに関する。特に、本発明は、燃焼ガスストリームからの二酸化炭素の吸着ガス分離のための方法及び該方法を組み入れるシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
温度スイング吸着ガス分離プロセス及びシステムが、多成分流体混合物の吸着ガス分離で用いる技術において知られている。ガス分離が望ましい場合がある工業プロセスの１つのタイプは、燃焼プロセス、例えば、酸化剤及び炭素含有燃料が燃焼されて少なくとも熱と燃焼ガスストリームとが生成される燃焼プロセスを含む。燃焼ガスストリームからの少なくとも１つの成分の分離は、例えば二酸化炭素の燃焼後ガス分離を含めて望ましい場合があるが、一般に、例えば、分離のために処理されるべきガスの量が多くなり得ること、燃焼ガスストリームが分離されることが望まれる希釈量の対象成分を含み得ること、及び／又は、燃焼ガスストリームが低圧で供給され得ることを含む幾つかの課題に直面し得る。
【０００３】
従来の温度スイング吸着ガス分離プロセスは、一般に、２つの基本的なステップ、すなわち、吸着ステップ及び再生ステップを使用する場合がある。吸着ステップ中、多成分流体混合物などの供給ストリームが一般に吸着分離システム及び吸着材料を備える接触器に流入される場合があり、その場合、吸着材料は供給ストリームの成分を吸着でき、それにより、供給ストリームの残存成分から吸着成分が分離される。その後の再生ステップ中、流体ストリーム、例えば加熱された流体ストリームが、一般に、吸着材料の温度を上昇させるために吸着分離システム及び接触器に流入される場合があり、それにより、吸着成分が吸着材料から解放され、吸着材料の周期的な再利用が可能となる。随意的な冷却ステップ又は調整ステップを使用して、その後の吸着ステップの前に吸着材料の吸着能力を回復させることに関与するべく脱着ステップ後に吸着材料の温度を下げる場合がある。通例では、冷却剤又は調整ストリームを吸着分離システム及び接触器に流入させて、吸着材料の温度を下げる場合がある。その後、吸着ステップ、再生ステップ、及び、調整ステップが順次に繰り返されてもよい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の温度スイング吸着ガス分離プロセス及びシステムにおける効率の悪さは、一般に、化石燃料燃焼プロセスへのそのような温度スイング吸着ガス分離システムの望ましくない非効率な組み込みをもたらしてきた。工業的に幅広く受け入れるため、温度スイング吸着ガス分離プロセス及びシステムは、例えば、対象成分の回収閾値、対象成分を含む生成物ストリームのための純度閾値、及び、動作コスト閾値を含む所望の閾値を満たす又は超えることができなければならない。従来の温度スイング吸着ガス分離プロセス及びシステムによれば、多量の加熱された蒸気などの再生流体を使用することによって典型的な所望の回収閾値及び純度閾値に近づくことができるが、そのような手法の結果、一般に、動作コストが非常に高くなるとともに、従来の技術が経済的に魅力のないものとなる。したがって、蒸気消費量及び動作コストを低減しつつ工業的な所望の回収閾値及び純度閾値を満たす又は超えることができる吸着ガス分離プロセス及びシステムが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示に係る様々な実施形態では、多成分流体混合物から少なくとも第１の成分を分離するための多段吸着ガス分離プロセスが提供される。１つのそのような実施形態において、プロセスは、
多成分流体混合物を供給ストリームの少なくとも一部として第１段吸着ガス分離器に流入させて、第１段吸着ガス分離器の供給ストリームの第１の成分の少なくとも一部を第１段吸着ガス分離器内の接触器内の少なくとも１つの吸着材料に吸着させるとともに、第１段吸着ガス分離器から第１の生成物ストリームを回収するステップと、
第１の再生ストリームを第１段吸着ガス分離器に流入させて、第１段吸着ガス分離器内の接触器内の少なくとも１つの吸着材料に吸着された第１の成分の少なくとも一部を脱着させるとともに、多成分流体混合物と比べて第１の成分が豊富な第２の生成物ストリームを第１段吸着ガス分離器から回収するステップと、
第１段吸着ガス分離器からの第２の生成物ストリームを供給ストリームとして第２段吸着ガス分離器に流入させて、第２段吸着ガス分離器の供給ストリームの第１の成分又は第２の成分のうちの少なくとも一方を第２段吸着ガス分離器内の接触器内の少なくとも１つの吸着材料に吸着させるとともに、第１段吸着ガス分離器から第１の生成物ストリームを回収するステップと、
第１の再生ストリームを第２段吸着ガス分離器に流入させて、第２段吸着ガス分離器内の接触器内の少なくとも１つの吸着材料に吸着された第１の成分又は第２の成分のうちの一方の少なくとも一部を脱着させるとともに、第１段吸着ガス分離器から第２の生成物ストリームを回収するステップと、
を含む。
【０００６】
本開示に係る様々な更なる実施形態では、多成分流体ストリームから少なくとも第１の成分を分離するための多段吸着ガス分離システムが提供される。１つのそのような実施形態において、システムは、
少なくとも１つの接触器内に少なくとも１つの吸着材料を更に備える第１段吸着ガス分離器であって、多成分流体ストリームの少なくとも一部を第１段吸着ガス分離器のための供給ストリームの一部として受けるように多成分流体源に流体接続されるとともに、多成分流体ストリームの少なくとも一部を第１の再生ストリームとして受けるように多成分流体源に流体接続される、第１段吸着ガス分離器と、
少なくとも１つの接触器内に少なくとも１つの吸着材料を更に備える第２段吸着ガス分離器であって、第１段吸着ガス分離器から第２の生成物ストリームを第２段吸着ガス分離器のための供給ストリームとして受けるように第１段吸着ガス分離器に流体接続されるとともに、蒸気ストリームを第１の再生ストリームとして受けるように蒸気源に流体接続される、第２段吸着ガス分離器と、
を備える。
【０００７】
本開示に係る更なる実施形態では、多成分流体混合物から少なくとも第１の成分を分離するための多段吸着ガス分離プロセスが提供され、該プロセスは、
第１の閾値温度以下の温度の前記多成分流体混合物の少なくとも一部を第１段吸着ガス分離器に流入させて、第１段吸着ガス分離器内の接触器内の少なくとも１つの吸着材料に多成分流体混合物の第１の成分の少なくとも一部を吸着させるとともに、第１段吸着ガス分離器内の接触器内の少なくとも１つの吸着材料の温度を第２の閾値温度まで上昇させて、多成分流体混合物に対して第１の成分が使い果たされる第１の生成物ストリームを第１段吸着ガス分離器から回収するステップと、
第１段吸着ガス分離器のための第１の再生ストリームを第１段吸着ガス分離器に流入させて、第１段吸着ガス分離器内の接触器内の少なくとも１つの吸着材料の温度を第３の閾値温度まで上昇させるとともに、第１段吸着ガス分離器内の接触器内の少なくとも１つの吸着材料に吸着された第１の成分の少なくとも一部を脱着させ、第１段吸着ガス分離器からの多成分流体混合物と比べて第１の成分が豊富な第２の生成物ストリームを第１段吸着ガス分離器から回収するステップと、
第４の閾値温度の第１段吸着ガス分離器のための第２の再生ストリームを第１段吸着ガス分離器に流入させて、第１段吸着ガス分離器内の接触器内の少なくとも１つの吸着材料に吸着された第１の成分の少なくとも一部を脱着させるとともに、第１段吸着ガス分離器内の接触器内の少なくとも１つの吸着材料の温度を第５の閾値温度に下げ、多成分流体混合物と比べて第１の成分が豊富な第３の生成物ストリームを第１段吸着ガス分離器内の接触器及び第１段吸着ガス分離器から回収するステップと、
第１段吸着ガス分離器のための調整ストリームを第１段吸着ガス分離器に流入させて、第１段吸着ガス分離器内の接触器内の少なくとも１つの吸着材料の温度を第６の閾値温度に下げるとともに、第４の生成物ストリームを第１段吸着ガス分離器から回収するステップと、
第１段吸着ガス分離器の第２の生成物ストリームの少なくとも一部を第２段吸着ガス分離器に流入させて、多成分流体混合物の第１の成分又は第２の成分のうちの少なくとも一方を第２段吸着ガス分離器内の接触器内の少なくとも１つの吸着材料に吸着させるとともに、第２段吸着ガス分離器内の接触器内の少なくとも１つの吸着材料の温度を第７の閾値温度まで上昇させて、第２段吸着ガス分離器からの多成分流体混合物に対して第１の成分又は第２の成分のうちの少なくとも一方が使い果たされる第１の生成物ストリームを第２段吸着ガス分離器から回収するステップと、
第２段吸着ガス分離器のための第１の再生ストリームを第２段吸着ガス分離器に流入させて、第２段吸着ガス分離器内の接触器内の少なくとも１つの吸着材料の温度を第８の閾値温度まで上昇させるとともに、第２段吸着ガス分離器内の接触器内の少なくとも１つの吸着材料上の第１の成分又は第２の成分のうちの一方の少なくとも一部を脱着させ、第２段吸着ガス分離器内の接触器及び第２段吸着ガス分離器からの多成分流体混合物に対して第１の成分又は第２の成分のうちの一方が使い果たされた第２の生成物ストリームを第２段吸着ガス分離器から回収するステップと、
第９の閾値温度の第２段吸着ガス分離器のための第２の再生ストリームを第２段吸着ガス分離器に流入させて、第２段吸着ガス分離器内の接触器内の少なくとも１つの吸着材料に吸着された第１の成分又は第２の成分のうちの一方の少なくとも一部を脱着させるとともに、第２段吸着ガス分離器内の接触器内の少なくとも１つの吸着材料の温度を第１０の閾値温度に下げ、多成分流体混合物と比べて第１の成分が豊富な第３の生成物ストリームを第２段吸着ガス分離器から回収するステップと、
第２段吸着ガス分離器のための調整ストリームを第２段吸着ガス分離器に流入させて、第２段吸着ガス分離器内の接触器内の少なくとも１つの吸着材料の温度を第１１の閾値温度に下げるとともに、第４の生成物ストリームを第２段吸着ガス分離器から回収するステップと、
を含んでもよい。
【０００８】
ここで、添付図面の図に関連して、多成分流体混合物からの少なくとも１つの成分の吸着ガス分離のための本発明の実施形態に係るシステム及び方法について説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】多成分流体混合物、例えば、燃料燃焼器からの燃焼ガスストリームから二酸化炭素を分離するための本発明の一実施形態に係る典型的な多段吸着ガス分離システムの簡略的な概略図である。典型的な多段吸着ガス分離システムは第１段吸着ガス分離器と第２段吸着ガス分離器とを使用し、第１段吸着ガス分離器及び第２段吸着ガス分離器は、第１段吸着ガス分離器と第２段吸着ガス分離器との間で異なる再生媒体を有する少なくとも１つの再生ストリームを使用して流入させるように流体接続される。第１段吸着ガス分離器は、燃焼混合物を第１の再生媒体として有する第１の再生ストリームを流入させるように流体接続され、一方、第２段吸着ガス分離器は、蒸気を第１の再生媒体として有する第１の再生ストリームを流入させるように流体接続される。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
１つの実施形態では、多段吸着ガス分離システム（以下では「ＭＳＡシステム」と称される）を使用する、多成分流体混合物からの成分（例えば二酸化炭素）の吸着ガス分離などのため、例えば燃料燃焼器から燃焼ガスストリームを吸着ガス分離するために、本明細書中で「ＭＳＡプロセス」と称される多段吸着ガス分離プロセスが提供される。ＭＳＡプロセスの実施形態は、ガス分離用途、すなわち、供給ストリームが低圧で供給され、それにより、圧力スイング吸着プロセスがあまり望ましくないものにされる場合；供給ストリームが例えば約３体積％の低濃度又は希釈濃度の対象成分を含む場合、分離されるべき供給ストリームの量が多い場合；対象成分の純度が高い、純度が例えばほぼ８０体積％よりも高い生成物ストリームが望ましい場合；対象成分の回収が高い、例えば約８０％を上回る場合、低いエネルギー消費量が望ましい場合；及び／又は、低い動作コストが望ましい場合に特に適し得る。典型的な用途は、例えば、複合サイクルパワープラントの燃焼ガスストリームからの二酸化炭素の燃焼後ガス分離を含む。
【００１１】
本開示の１つの実施形態に係るＭＳＡプロセスは複数の吸着段を備えてもよく、その場合、少なくとも１つの吸着段は、本明細書中で「吸着プロセス」と称される吸着ガス分離プロセスを更に備え、また、吸着材料に吸着された少なくとも１つの成分を脱着させるための少なくとも１つの再生ステップは、主に、温度スイング、例えば、吸着ステップ中及び第１の再生ステップ中の少なくとも１つの吸着材料の温度の差、；分圧スイング、例えば、第１の再生ストリームの少なくとも１つの成分の分圧又は濃度及び少なくとも１つの吸着材料に吸着される少なくとも１つの成分の平衡分圧の差；及び／又は、吸着エネルギーの熱における差、例えば、第１の再生ストリームの少なくとも１つの成分及び少なくとも１つの吸着材料に吸着される少なくとも１つの成分の吸着エネルギーの熱の差などの脱着機構によって促進される。例えば温度スイング、分圧スイング、真空、置換パージ、及び／又は、パージを含む他の二次的な脱着機構が、少なくとも１つの吸着材料からの成分の脱着に関与してもよい。典型的なＭＳＡプロセスは吸着段を備えてもよく、該吸着段は、他のガス分離プロセス、吸着ガス分離プロセス、及び／又は、脱着機構、例えば、圧力スイング吸着ガス分離プロセス、及び／又は、真空スイング吸着ガス分離プロセスを更に備える。吸着プロセスは、周期的であって、連続的に繰り返されてもよい。
【００１２】
１つの実施形態では、ＭＳＡプロセスがＭＳＡシステムを使用し、該ＭＳＡシステムは、個々の接触器を有する本明細書中で「吸着分離器」と称される複数の吸着ガス分離器であって、各吸着分離器及び接触器がＭＳＡプロセスの単一の吸着段のために使用される、複数の吸着ガス分離器、複数の接触器を有する単一の吸着分離器であって、各接触器がＭＳＡプロセスのための単一の吸着段のために使用される、単一の吸着分離器、或いは、複数の接触器を有する複数の吸着分離器であって、複数の接触器を有する各吸着分離器がＭＳＡプロセスの単一の吸着段のために使用される、複数の吸着分離器を備える。接触器は、固定されていてもよく、又は、移動してもよく、例えば回転してもよい。
【００１３】
典型的な実施形態において、ＭＳＡプロセス、多成分流体混合物、例えば、燃料燃焼器からの燃料ガスストリーム又は燃焼ガスストリームは、少なくとも第１の成分、例えば二酸化炭素（本明細書中で「ＣＯ２」と称される）と、随意的に、第２の成分、例えば窒素とを含み、その場合、第１の成分は、多成分流体混合物から吸着によって分離されてもよい。典型的なＭＳＡプロセス及びシステムは、第１の吸着段又は第１段吸着プロセスと、第２の吸着段又は第２段吸着プロセスとを備えてもよい。第１段吸着プロセス及び分離器は、多成分流体混合物からの第１の成分のバルクガス分離のために使用されてもよく、それにより、第１段吸着プロセス及び分離器の第１の再生ステップ中に、第１の再生媒体、例えば、多成分流体混合物、燃焼混合物、燃料ガス混合物、或いは、多成分流体混合物と比べて第１の成分が豊富である又は低いエクセルギー、低い価値、及び／又は、低いコストを有する流体混合物を含む少なくとも第１の再生ストリームを有利に使用することができ、その結果、第１段吸着プロセス、第１段吸着分離器、及び、ＭＳＡシステムにおける少なくとも１つの吸着材料の再生のための蒸気消費量及び／又は動作コストを有利に減らすことができる。随意的には、第１段吸着プロセス及び分離器は、随意的に第２の再生媒体、例えば空気、多成分流体混合物、燃焼混合物、燃料ガス混合物、又は、多成分流体混合物と比べて第１の成分が豊富な流体混合物を含む第２の再生ストリームを第１段吸着プロセス及び分離器の随意的な第２の再生ステップ中に使用してもよい。第１段吸着プロセス及び分離器の生成物ストリーム、例えば、多成分流体混合物と比べて高濃度の第１の成分を含む第２の生成物ストリーム及び／又は第３の生成物ストリームは、第１段吸着分離器から回収されて第２段吸着プロセス及び分離器のための供給ストリームとして流入されてもよく、それにより、第２段吸着プロセスにおける吸着ガス分離プロセスの効率を有利に高めることができる。第２段吸着プロセス及び分離器は、第２段吸着プロセス及び分離器の第１の再生プロセス中に、第３の再生媒体、例えば、蒸気、電気、凝縮可能ガス又は溶媒を含む少なくとも第１の再生ストリームを使用してもよく、その結果、第２段吸着プロセス及び分離器の第２の生成物ストリームは、高濃度又は高純度の第１の成分、例えば約８０％を超える第１の成分、又は、特に約９０％を超える第１の成分、又は、とりわけ約９５％を超える第１の成分を含むことができる。随意的に、第２段吸着プロセス及び分離器は、第２段吸着プロセス及び分離器の随意的な第２の再生ステップ中に、随意的に第２の再生媒体又は第４の再生媒体、例えば空気、多成分流体混合物、燃焼混合物、燃料ガス混合物、又は、多成分流体混合物と比べて第１の成分が豊富な流体混合物を含む第２の再生ストリームを使用してもよい。第1段吸着プロセス及び分離器と第２段吸着プロセス及び分離器との間で異なる再生媒体を有する少なくとも１つの再生ストリームを使用して流入させる少なくとも第1段吸着プロセス及び分離器と第２段吸着プロセス及び分離器との新規な組み合わせ、例えば、燃焼混合物を含む再生媒体を使用する第１段吸着プロセス及び分離器と、���気を含む再生媒体を使用する第２段吸着プロセス及び分離器との新規な組み合わせ、又は、燃焼混合物を含む第１の再生媒体を使用する第１段吸着プロセス及び分離器と、蒸気を含む第１の再生媒体と空気を含む第２の再生媒体とを使用する第２段吸着プロセス及び分離器との新規な組み合わせは、純度が高い生成物ストリームをもたらし得る一方で、好適には、吸着ガス分離プロセスの効率を高めるとともに、蒸気、エネルギー、及び、動作コストの消費量を低減する。
【００１４】
１つの実施形態において、ＭＳＡシステムは、空気源、熱交換器、第１段吸着分離器、第２段吸着分離器、蒸気源、冷却剤源、及び、凝縮器、例えば凝縮熱交換器を備える。典型的な第１段吸着分離器は、筐体内に収容される少なくとも１つの吸着材料を支持するための接触器を備えてもよく、筐体は、随意的に、複数の領域、例えば、吸着領域、第１の再生領域、第２の再生領域、及び、調整領域を画定してもよく、この場合、接触器は、複数の領域を通過して周回又は回転してもよく、また、軸方向で反対側にある第１の端部と第２の端部との間で接触器の第１の軸に沿って方向付けられる複数の略平行な流体流通路と、随意的に、接触器の第１の軸にほぼ沿って方向付けられて接触器の壁中又は壁上の少なくとも１つの吸着材料と直接に接触する複数の軸方向に連続する熱伝導性のフィラメントとを更に備える。現在開示される実施形態のいずれかにおいて、第１段吸着分離器は、例えば、乾燥剤、活性炭、炭素吸着剤、黒鉛、炭素分子篩、活性アルミナ、分子篩、アルミノリン酸塩、シリカアルミノリン酸塩、ゼオライト吸着剤、イオン交換ゼオライト、親水性ゼオライト、疎水性ゼオライト、改質ゼオライト、天然ゼオライト、フォージャサイト、クリノプチロライト、モルデナイト、金属交換シリカアルミノリン酸塩、単極樹脂、双極樹脂、芳香族架橋ポリスチレンマトリックス、臭素化芳香族マトリックス、メタクリル酸エステル共重合体、黒鉛吸着剤、炭素繊維、カーボンナノチューブ、ナノ材料、金属塩吸着剤、過塩素酸塩、シュウ酸塩、アルカリ土類金属粒子、ＥＴＳ、ＣＴＳ、金属酸化物、担持アルカリ炭酸塩、アルカリ促進ハイドロタルサイト、化学吸着剤、アミン、有機金属反応物質、及び、有機金属骨格吸着材料、並びに、これらの組み合わせを含むがこれらに限定されない任意の適した吸着材料を使用してもよい。典型的な第２段吸着分離器は、典型的な第１段吸着分離器とほぼ類似してもよいが、そうである必要はなく、例えば、第２段吸着分離器は、第１段吸着分離器とは異なる、少なくとも１つの吸着材料、複数の領域、及び／又は、接触器構造を備えてもよい。
【００１５】
更なる実施形態において、多成分流体混合物から少なくとも第１の成分を分離するための典型的な多段吸着ガス分離プロセスは、以下のステップ、すなわち、
ａ．多成分流体ストリーム、例えば、燃焼ガスストリームを供給ストリームの少なくとも一部として及び随意的に第１段吸着ガス分離器の第２の再生ストリームとして多段吸着ガス分離システムに流入させるステップと、
ｂ．随意的に、多成分流体ストリームの少なくとも一部を第１段吸着ガス分離器のための供給ストリームの少なくとも一部として熱交換器の高温回路に流入させて、第１段吸着ガス分離器のための供給ストリームの少なくとも一部の温度を第１の閾値温度以下に下げるとともに、第１段吸着ガス分離器のための供給ストリームの少なくとも一部を熱交換器の高温回路から回収するステップと、
ｃ．第１段吸着ガス分離器のための第１の閾値温度以下の温度の供給ストリームの少なくとも一部を第１段吸着ガス分離器に及び第１段吸着ガス分離器内の接触器の第１の端部に流入させて、第１段吸着ガス分離器の供給ストリームの第１の成分の少なくとも一部を第１段吸着ガス分離器内の接触器内の少なくとも１つの吸着材料に吸着させるとともに、第１段吸着ガス分離器内の接触器内の少なくとも１つの吸着材料の温度を第２の閾値温度まで上昇させて、第１段吸着ガス分離器の（第１段吸着ガス分離器のための多成分流体混合物及び／又は供給ストリームに対して第１の成分が少なくとも定期的に使い果たされる）第１の生成物ストリームを第１段吸着ガス分離器内の接触器の第２の端部、第１段吸着ガス分離器、及び、多段吸着ガス分離システムから回収するステップと、
ｄ．第１の再生媒体、例えば、多成分流体混合物又は燃焼混合物を有する第１段吸着ガス分離器のための第１の再生ストリームを第１段吸着ガス分離器及び随意的に第１段吸着ガス分離器内の接触器の第２の端部に流入させて、第１段吸着ガス分離器内の接触器内の少なくとも１つの吸着材料の温度を、ステップｃで得られた第２の閾値温度から、第３の閾値温度まで上昇させるとともに、第１段吸着ガス分離器内の接触器内の少なくとも１つの吸着材料に吸着された第１の成分の少なくとも一部を脱着させて、第１段吸着ガス分離器のための多成分流体混合物及び／又は供給ストリームと比べて第１の成分が豊富な第１段吸着ガス分離器の第２の生成物ストリームを随意的に第１段吸着ガス分離器内の接触器の第１の端部及び第１段吸着ガス分離器から回収するステップと、
ｅ．第１段吸着ガス分離器及び第２段吸着ガス分離器のための第２の再生ストリームと、第１段吸着ガス分離器及び第２段吸着ガス分離器のための調整ストリーム、例えば気流又は第２の成分を実質的に含む流体ストリームとを、随意的に、単一又は共通の供給源、例えば、外気供給源、ファン、又は、不活性ガス供給源から供給するステップと、
ｆ．随意的に、第２の再生ストリームを熱交換器の低温回路内に流入させて、第２の再生ストリームの温度を第４の閾値温度まで上昇させるとともに、第２の再生ストリームを熱交換器の低温回路から回収するステップと、
ｇ．第４の閾値温度の第２の再生媒体、例えば空気を有する第１段吸着ガス分離器のための第２の再生ストリームを第１段吸着ガス分離器に、随意的には第１段吸着ガス分離器内の接触器の第１の端部に流入させて、第１段吸着ガス分離器内の接触器内の少なくとも１つの吸着材料に吸着された第１の成分の少なくとも一部を脱着させるとともに、第１段吸着ガス分離器内の接触器内の少なくとも１つの吸着材料の温度を第５の閾値温度まで下げて、第１段吸着ガス分離器のための多成分流体混合物及び／又は供給ストリームと比べて第１の成分が豊富な第１段吸着ガス分離器の第３の再生ストリームを第１段吸着ガス分離器内の接触器の第２の端部及び随意的に第１段吸着ガス分離器から回収し、第１段吸着ガス分離器の第３の生成物ストリームを第１段吸着ガス分離器のための供給ストリームの一部として第１段吸着ガス分離器に及び第１段吸着ガス分離器内の接触器の第１の端部に流入させて随意的に混合させるステップと、
ｈ．随意的に、第１段吸着ガス分離器のための調整ストリームを第１段吸着ガス分離器及び随意的に第１段吸着ガス分離器内の接触器の第１の端部に流入させて、第１段吸着ガス分離器内の接触器内の少なくとも１つの吸着材料の温度を第６の閾値温度まで上昇させるとともに、第１段吸着ガス分離器の第４の生成物ストリームを随意的に第１段吸着ガス分離器内の接触器の第２の端部、第１段吸着ガス分離器、及び、多段吸着ガス分離システムから回収するステップと、
ｉ．第１段吸着ガス分離器の第２の生成物ストリームの少なくとも一部を第２段吸着ガス分離器のための供給ストリームの少なくとも一部として第２段吸着ガス分離器に及び第２段吸着ガス分離器内の接触器の第１の端部に流入させて、第２段吸着ガス分離器のための多成分流体混合物及び／又は供給ストリームの第１の成分又は第２の成分の少なくとも一部を第２段吸着ガス分離器内の接触器内の少なくとも１つの吸着材料に吸着させるとともに、第２段吸着ガス分離器内の接触器内の少なくとも１つの吸着材料の温度を第７の閾値温度まで上昇させて、第２段吸着ガス分離器の（第２段吸着ガス分離器のための多成分流体混合物及び／又は供給ストリームに対して第１の成分又は第２の成分のうちの少なくとも一方が少なくとも定期的に使い果たされる）第１の生成物ストリームを第２段吸着ガス分離器内の接触器の第２の端部、第２段吸着ガス分離器、及び、多段吸着ガス分離システムから回収するステップと、
ｊ．第２段吸着ガス分離器のための第１の再生ストリーム、例えば蒸気ストリームを供給して、第３の再生媒体、例えば水を有する第２段吸着ガス分離器のための第１の再生ストリームを第２段吸着ガス分離器に及び随意的に第２段吸着ガス分離器内の接触器の第２の端部に流入させるとともに、第２段吸着ガス分離器内の接触器内の少なくとも１つの吸着材料の温度を第８の閾値温度まで上昇させて、第２段吸着ガス分離器内の接触器内の少なくとも１つの吸着材料上の第１の成分又は第２の成分のうちの一方の少なくとも一部を脱着させ、第２段吸着ガス分離器の多成分流体混合物及び／又は供給ストリームに対して第１の成分又は第２の成分が使い果たされる第２段吸着ガス分離器の第２の生成物ストリームを第２段吸着ガス分離器内の接触器の第１の端部及び第２段吸着ガス分離器から回収するステップと、
ｋ．第２段吸着ガス分離器の第２の生成物ストリームを凝縮熱交換器に流入させて、高純度の第２の生成物ストリームを形成する第２段吸着ガス分離器の第２の生成物ストリーム及び凝縮物ストリームの温度を下げるとともに、高純度の第２の生成物ストリームを凝縮熱交換器及び多段吸着ガス分離システムから回収して、凝縮物ストリームを凝縮熱交換器及び多段吸着ガス分離システムから回収するステップと、
ｌ．第９の閾値温度の第２の再生媒体を有する第２段吸着ガス分離器のための第２の再生ストリームを第２段吸着ガス分離器に及び随意的に第２段吸着ガス分離器内の接触器の第１の端部に流入させて、第２段吸着ガス分離器内の接触器内の少なくとも１つの吸着材料に吸着された第１の成分又は第２の成分のうちの一方の少なくとも一部を脱着させるとともに、第２段吸着ガス分離器内の接触器内の少なくとも１つの吸着材料の温度を第１０の閾値温度まで上昇させて、第２段吸着ガス分離器の多成分流体混合物及び／又は供給ストリームと比べて第１の成分又は第２の成分が豊富な第２段吸着ガス分離器の第３の生成物ストリームを第２段吸着ガス分離器内の接触器の第２の端部及び随意的に第２段吸着ガス分離器から回収し、第２段吸着ガス分離器の第３の生成物ストリームを第１段吸着ガス分離器のための供給ストリームの一部として第１段吸着ガス分離器に及び第１段吸着ガス分離器内の接触器の第１の端部に流入させるステップと、
ｍ．第２段吸着ガス分離器のための調整ストリームを第２段吸着ガス分離器及び第２段吸着ガス分離器内の接触器の第１の端部に流入させて、第２段吸着ガス分離器内の接触器内の少なくとも１つの吸着材料の温度を第１１の閾値温度まで下げるとともに、第２段吸着ガス分離器の第４の生成物ストリームを第２段吸着ガス分離器内の接触器の第２の端部、第２段吸着ガス分離器、及び、多段吸着ガス分離システムから回収するステップと、
を含む。
【００１６】
典型的なＭＳＡプロセスの１つのそのような実施形態において、第１の閾値温度は、例えば、約５０℃、又は、特に約４０℃、又は、とりわけ約３０℃であってもよく；第２の閾値温度は第１の閾値温度より高くてもよく；第３の閾値温度は第２の閾値温度より高くてもよく；第４の閾値温度は、第３の閾値温度以下であるとともに第２の閾値温度以上であってもよく；第５の閾値温度は第２の閾値温度以上であってもよく；第６の閾値温度は第２の閾値温度以下であってもよく；第７の閾値温度は第２の閾値温度以上であってもよく；第８の閾値温度は第７の閾値温度以上であってもよく；第９の閾値温度は第８の閾値温度以下であってもよく；第１０の閾値温度は第９の閾値温度以下であってもよく；第１１の閾値温度は第１０の閾値温度以下及び第６の閾値温度以下であってもよく、及び、第２の閾値温度と第３の閾値温度との間の温度変化は、第７の閾値温度と第８の閾値温度との間の温度変化以上であってもよい。
【００１７】
更なる実施形態では、典型的なＭＳＡプロセスにおいて、多成分流体混合物は、燃焼ガス混合物、燃料ガス混合物、他のガス分離プロセスからの生成物ストリーム又は天然ガスを更に含んでもよく；第１の成分は、二酸化炭素、酸素、又は、例えば硫黄酸化物、窒素酸化物、粒状物質、及び、水銀及びベリリウムなどの重金属を含む汚染物質のうちのいずれか１つであってもよく；第２の成分は、窒素、二酸化炭素、酸素、又は、例えば硫黄酸化物、窒素酸化物、粒状物質、及び、水銀及びベリリウムなどの重金属を含む汚染物質のうちのいずれか１つであってもよく；第１の再生ストリーム及び／又は第２の再生ストリームは、随意的に、エクセルギーが低くてもよく及び／又は随意的にＭＳＡプロセスと統合されるプロセスの出力流体ストリーム又は排出流体ストリームの少なくとも一部として回収されてもよく、第１の再生媒体は、他のガス分離プロセス及び／又は分離器からの生成物混合体、凝縮可能ガス又は溶媒、空気、二酸化炭素、蒸気の形態を成す水、又は、電気を更に含んでもよく；第２の再生媒体は、多成分流体混合物、燃焼ガス混合物、燃料ガス混合物、空気、不活性ガス、二酸化炭素、他のガス分離プロセス及び／又は装置からの生成物混合体、凝縮可能ガス、蒸気の形態を成す水、又は、電気を更に含んでもよく、及び、第３の再生媒体は、空気、不活性ガス、又は、二酸化炭素を更に含んでもよい。
【００１８】
１つのそのような実施形態において、典型的なＭＳＡプロセスのステップｃは、第１段吸着プロセスの吸着ステップを表わしてもよく；ステップｄは第１段吸着プロセスの第１の再生ステップを表わしてもよく；ステップｇは第１段吸着プロセスの随意的な第２の再生ステップを表わしてもよく；ステップｈは第１段吸着プロセスの随意的な調整ステップを表わしてもよく；ステップｉは第２段吸着プロセスの吸着ステップを表わしてもよく；ステップｊ及び随意的にステップｋは第２段吸着プロセスの第１の再生ステップを表わしてもよく；ステップｌは第２段吸着プロセスの随意的な第２の再生ステップを表わしてもよく；ステップｍは第２段吸着プロセスの随意的な調整ステップを表わしてもよく；ステップａ〜ｍは、ＭＳＡプロセス及びＭＳＡシステムでほぼ同時に行なわれてもよく；ステップｃ，ｄ，ｇ，ｈ，ｉ，ｊ，ｌ，ｍは、ＭＳＡプロセス及びＭＳＡシステムでほぼ同時に行なわれてもよく；ステップｃ，ｄ，ｉ，ｊは、ＭＳＡプロセス及びＭＳＡシステムでほぼ同時に行なわれてもよく；ステップｃ，ｄ，ｇ，ｈは、吸着プロセス及び分離器の任意の段において順次に行なわれて周期的に繰り返されてもよく；ステップｉ，ｊ，ｌ，ｍは、吸着プロセス及び分離器の任意の段において順次に行なわれて周期的に繰り返されてもよい。
【００１９】
別の実施形態において、典型的なＭＳＡプロセスでは、ＭＳＡプロセスに関して、複数の吸着段、例えば、ステップｂ〜ｈ及び／又はステップｉ〜ｍが使用されてもよく；吸着段は、吸着ステップ及び再生ステップ、例えばステップｂ，ｃ又はステップｉ，ｊを含んでもよく；第１の吸着段又は第１段吸着ガス分離器に流入される第２の再生ストリームは、第２の吸着段又は第２段吸着ガス分離器に流入される第２の再生ストリームとは異なる媒体を有してもよく；第１の吸着段又は第１段吸着ガス分離器及び第２の吸着段又は第２段吸着ガス分離器に流入される第１の再生ストリームは同じ再生媒体を更に含んでもよく、一方、第１の吸着段又は第１段吸着ガス分離器及び第２の吸着段又は第２段吸着ガス分離器に流入される第２の再生ストリームは異なる再生媒体を更に含んでもよく；流体ストリーム、例えば、供給ストリーム、第１の再生ストリーム、第２の再生ストリーム、調整ストリームは、流体ストリームを吸着ガス分離器内の接触器に流入する前に、吸着ガス分離器内の領域、例えば、吸着領域、第１の再生領域、第２の再生領域、調整領域に流入されてもよく；及び、ＭＳＡプロセスの吸着段は、例えばＭＳＡプロセス及びシステムの実施形態において、多成分混合物からの異なる成分の吸着ガス分離のために設けられてもよく、第１段吸着プロセス及び分離器は、多成分混合物からの汚染物質、例えば、硫黄酸化物、窒素酸化物、粒状物質、及び、水銀及びベリリウムなどの重金属の吸着ガス分離のために設けられてもよく、一方、少なくとも第２段吸着プロセス及び分離器は、多成分混合物からのＣＯ２、酸素、窒素、又は、汚染物質の吸着ガス分離のために設けられてもよい。定期的に、例えば、所定の閾値に達すると、例えば、接触器の第２の端部又はその付近で或いは所定の時間に所定の温度の第１の生成物ストリームの破過が接触器の第２の端部から生じると、第１の成分が部分的に豊富であってもよい第１の生成物ストリームの一部が、随意的に、再循環されて、吸着ステップのための供給ストリームの一部として吸着分離器及び少なくとも１つの接触器の第１の端部に流入されてもよく、それにより、供給ストリームからの第１の成分の回収を有利に増大させることができ、例えば、第１段吸着分離器からの第１の生成物ストリームは、供給ストリームの一部として再循環されて第１段吸着ガス分離器に流入されてもよく、また、第２段吸着分離器からの第１の生成物ストリームは、供給ストリームの一部として再循環されて第１段及び／又は第2段吸着ガス分離器に流入されてもよい。随意的に、第２の生成物ストリームは、第２段吸着ガス分離器から回収されて凝縮熱交換器、例えば排出装置、真空ポンプ、又は、準大気入力圧で動作する単段又は多段圧縮機、及び、随意的な弁、例えば、逆止弁に流入されてもよく、この場合、ポンプは、圧力を減少させること及び凝縮熱交換器内の減圧を維持することに関与し得る。随意的に、第２の生成物ストリームは、第２段吸着ガス分離器から回収されて直列に流体接続される複数の凝縮熱交換器及びポンプに流入されてもよい。随意的に、高温に適した吸着剤、例えば担持アルカリ炭酸塩、アルカリ促進ハイドロタルサイトを使用する吸着プロセス��び分離器、吸着プロセス及び分離器に流入される供給ストリームは、約２００℃の第１の閾値温度以下の温度であってもよい。
【００２０】
本開示に係るプロセス実施形態において、随意的な再生前ステップは、随意的に、吸着ステップ後、例えばステップｃ及び／又はステップｉ後であって、第１の再生ステップ前、例えばステップｄ及び／又はステップｊ前に少なくとも１つの吸着材料に吸着される成分、例えば第１の成分又は第２の成分の量を増大させるためにＭＳＡプロセスの１つ以上の吸着段で使用されてもよく、その結果、第１の再生ステップ中に吸着分離器及び接触器から回収される第２の生成物ストリームの濃度又は純度を高めることができる。再生前ステップ中、第１の再生ストリーム又は随意的に蒸気ストリームの少なくとも一部を随意的に含む再生ストリームが使用されてもよく、また、該再生ストリームは、随意的に、第１の再生ストリーム源から回収され、吸着分離器及び少なくとも１つの接触器に流入されて、随意的に接触器の第２の端部に入ることで、随意的に、接触器の第１の端部へとほぼ向かう方向に又は供給ストリームの流れ方向に対して逆行する流れ方向に流れてもよい。再生前ストリームは、少なくとも１つの吸着材料に望ましくなく共吸着される場合がある第２の成分又は他の希釈流体成分の少なくとも一部を脱着させ、それにより、激しい逆流ストリームを形成してもよく、この激しい逆流ストリームは、供給ストリームと比べて第１の成分又は第２の成分のうちの一方が豊富であってもよい。激しい逆流ストリームは、随意的には、接触器の第１の端部から回収されて、再循環され、吸着ステップ前、例えばステップｃ及び／又はステップｉ前に又は吸着ステップ後に接触器に流入されてもよい。
【００２１】
図１は、本開示の一実施形態に係る典型的な多段吸着ガス分離システム、すなわち、ＭＳＡシステム１０の簡略的な概略図であり、この場合、ＭＳＡシステム１０は、前述の多段吸着ガス分離プロセス、すなわち、ＭＳＡプロセスの実施形態に適した、随意的な熱交換器、すなわち、ＨＥＸ２２、ファン３０、第１段吸着ガス分離器又は第１段吸着分離器１００、第２段吸着ガス分離器又は第２段吸着分離器２００、蒸気源４０、冷却剤源７０、及び、凝縮熱交換器、すなわち、ＣＨＥＸ７２を備える。典型的な実施形態の多段吸着ガス分離システムは、多成分流体混合物からの少なくとも１つの成分の吸着分離、例えば、燃焼ガスストリームからの二酸化炭素及び／又は硫黄酸化物の吸着ガス分離のために使用されてもよい。
【００２２】
第１段吸着分離器１００は、複数の固定領域、例えば、吸着領域１１０、第１の再生領域１２０、第２の再生領域１３０、及び、調整領域１４０を画定するのに関与し得る筐体（図１に示されない）内に収容される接触器１０２を備え、この場合、これらの領域は、接触器１０２内及び筐体（図１に示されない）内で流体的に互いにほぼ別個である。接触器１０２は、軸方向で反対側にある第１の端部１０４と第２の端部１０５との間で第１の軸１０３と略平行に向けられる複数の略平行な流体流通路（図１に示されない）、及び、随意的に、第１の軸１０３と略平行に向けられて接触器１０２の壁（図１に示されない）中及び／又は壁上の少なくとも１つの吸着材料（図１に示されない）と直接に接触する複数の連続する熱伝導性のフィラメント（図１に示されない）を更に備える。接触器１０２は、接触器１０２上のポイントをほぼ連続的に又は断続的に吸着領域１１０、第１の再生領域１２０、第２の再生領域１３０、及び、調整領域１４０に通過させて周回又は回転させ得る任意の適した機械的装置（図１に示されない）、例えば電気モータ（図１に示されない）によって動力が供給されてもよい。
【００２３】
第２段吸着分離器２００は、複数の固定領域、例えば、吸着領域２１０、第１の再生領域２２０、第２の再生領域２３０、及び、調整領域２４０を画定するのに関与し得る筐体（図１に示されない）内に収容される接触器２０２を備え、この場合、これらの領域は、接触器２０２内及び筐体（図１に示されない）内で流体的に互いにほぼ別個である。接触器２０２は、軸方向で反対側にある第１の端部２０４と第２の端部２０５との間で第１の軸２０３と略平行に向けられる複数の略平行な流体流通路（図１に示されない）、及び、随意的に、第１の軸２０３と略平行に向けられて接触器２０２の壁（図１に示されない）中及び／又は壁上の少なくとも１つの吸着材料（図１に示されない）と直接に接触する複数の連続する熱伝導性のフィラメント（図１に示されない）を更に備える。接触器２０２は、接触器２０２上のポイントをほぼ連続的に又は断続的に吸着領域２１０、第１の再生領域２２０、第２の再生領域２３０、及び、調整領域２４０に通過させて周回又は回転させ得る任意の適した機械的装置（図１に示されない）、例えば電気モータ（図１に示されない）によって動力が供給されてもよい。
【００２４】
１つの実施形態において、第１段吸着分離器１００は、多成分流体ストリームの少なくとも一部を供給ストリームの少なくとも一部として、随意的には第１段吸着分離器１００のための第１の再生ストリームとして受けるように多成分流体源に流体接続される。第２段吸着分離器２００は、第２の生成物ストリームを第２段吸着分離器２００のための供給ストリームとして第１段吸着分離器１００から受けるように第1段吸着分離器１００に流体接続される。また、第２段吸着分離器２００は、蒸気ストリームを第１の再生ストリームとして受けるように、第１の再生ストリーム源、例えば、蒸気源又は多段蒸気タービンの低圧段又は非常に低圧の段に流体接続される。第１段吸着分離器１００及び第２段吸着分離器２００は、気流の一部を第２の再生ストリームとして受けるために熱交換器を介して空気源又はファンに流体接続される。第１段吸着分離器１００及び第２段吸着分離器２００は、気流の一部を調整ストリームとして受けるように空気源又はファンに流体接続される。
【００２５】
１つの実施形態において、多成分流体混合物源、例えば、燃料燃焼器又は燃焼器２０は、多成分流体混合物又は多成分流体ストリーム、例えば、燃焼ガスストリーム２１をＭＳＡシステム１０に流入させるように流体接続される。第１段吸着分離器１００は、ＨＥＸ２２の高温回路（図１に示されない）を介して多成分流体ストリーム又は燃焼ガスストリーム２１の少なくとも一部を供給ストリームの少なくとも一部として受ける及び多成分流体ストリーム又は燃焼ガスストリーム２１の少なくとも一部を第１の再生ストリームとして受けるように流体接続される。燃焼ガスストリーム２１は、例えば約４０−２００℃、又は、特に約７０−１７０℃、又は、とりわけ約８０−１４０℃の温度であってもよく、ＨＥＸ２２に熱を供給して伝えてもよく、それにより、燃焼ガスストリーム２１の温度を下げて、例えば約５０℃、又は、特に約４０℃、又は、とりわけ約３０℃の第１の閾値温度以下の温度の燃焼ガスストリーム２３を形成してもよい。燃焼ガスストリーム２３は、ＨＥＸ２２の高温回路（図１に示されない）から回収されて、供給ストリームの少なくとも一部として第１段吸着分離器１００、吸着領域１１０、及び、吸着領域１１０内の接触器１０２の一部に流入され、接触器１０２の第１の端部１０４から第２の端部１０５へとほぼ向かう方向に流れてもよい。燃焼ガスストリーム２１が吸着領域１１０内の接触器１０２の一部内の少なくとも１つの吸着材料（図１に示されない）に接触すると、第１の成分、例えばＣＯ２が少なくとも１つの吸着材料（図１に示されない）に吸着することができ、それにより、第１の成分が燃焼ガスストリーム２３から分離される。第１の成分の吸着中、吸着熱は、吸着領域１１０内の接触器１０２の一部内の少なくとも１つの吸着材料（図１に示されない）の温度を例えば第１の閾値温度よりも高い第２の閾値温度まで上昇させることができる。燃焼ガスストリーム２３の一部及び／又は非吸着成分は、多成分流体ストリーム又は第１段吸着分離器１００のための供給ストリーム、例えば燃焼ガスストリーム２１及び燃焼ガスストリーム２３に対して第１の成分が使い果たされてもよい第１の生成物ストリーム１１１を形成することができ、この第１の生成物ストリーム１１１は、吸着領域１１０内の接触器１０２の一部の第２の端部１０５、吸着領域１１０、第１段吸着分離器１００、及び、ＭＳＡシステム１０から回収されてもよい。吸着領域１１０、第１段吸着分離器１００、及び、ＭＳＡシステム１０は、第１の生成物ストリーム１１１を、例えば、周囲環境へと分散及び解放するための積層体（図１に示されない）に対して、他のガス分離プロセスに対して、又は、工業プロセス（全て図１に示されない）に対して方向付けるように流体接続されてもよい。随意的に、吸着領域１１０内の接触器１０２の一部の第２の端部１０５は、第１の生成物ストリーム１１１を定期的に循環させて供給ストリーム又は燃焼ガスストリーム２３の一部として吸着領域１１０内の接触器１０２の一部の第１の端部１０４及び吸着領域１１０に流入させるように吸着領域１１０内の接触器１０２の一部の第１の端部１０４に流体接続されてもよい。
【００２６】
１つの実施形態において、第１段吸着分離器１００の第１の再生ストリームは、第１の再生媒体、例えば、燃料燃焼器又は少なくとも第１の成分を含む流体ストリームからの燃焼混合物又は燃料ガス混合物を含んでもよい。多成分流体ストリームの一部又は燃焼ガスストリーム２１の一部は、第１の再生ストリームとして、第１段吸着分離器１００、第１の再生領域１２０、及び、第１の再生領域１２０内の接触器１０２の一部に流入されて、随意的に、吸着領域１１０内の接触器１０２の一部内で接触器１０２の第２の端部１０５から第１の端部１０４へとほぼ向かう方向に又は第１段吸着分離器１００の供給ストリーム又は燃焼ガスストリーム２３の流れ方向に対してほぼ逆の流れ方向に流れてもよい。燃焼ガスストリーム２１は、第１の再生領域１２０内の少なくとも１つの吸着材料（図１に示されない）と接触して該吸着材料の温度を例えば第２の閾値温度よりも高い第３の閾値温度まで上昇させて、吸着領域１１０内の接触器１０２の一部内の少なくとも１つの吸着材料（図１に示されない）に吸着された第１の成分、例えばＣＯ２の少なくとも一部を脱着させてもよい。燃焼ガスストリーム２３の一部及び／又は脱着成分、例えば、第１の成分は、第１段吸着分離器１００の供給ストリーム、例えば、燃焼ガスストリーム２１及び燃焼ガスストリーム２３と比べて第１の成分が豊富となり得る第２の生成物ストリーム１２１を形成してもよい。第２段吸着分離器２００及び吸着領域２１０は、第１段吸着分離器１００、第１の再生領域１２０、及び、接触器１０２の一部の第１の端部１０４から第２段吸着分離器２００のための供給ストリームとして第２の生成物ストリーム１２１を受けるように流体接続されてもよい。第１の再生領域１２０及び第１段吸着分離器１００は、第１段吸着分離器１００の第２の生成物ストリーム１２１を第２段吸着分離器２００のための供給ストリームとして第２段吸着分離器２００及び吸着領域２１０に流入させるように流体接続されてもよい。
【００２７】
第１段吸着分離器１００は第１の成分のバルクガス分離をもたらすべく使用されてもよく、それにより、好適には、エクセルギーが低く価値が低い場合がある燃焼ガスストリーム２１を第１の再生ストリームとして使用できるとともに、多成分流体混合物又は燃焼混合物を第１の再生媒体として使用でき、その結果、ＭＳＡシステム１００内の蒸気の消費量を減らすことができる。高い濃度の第１の成分、例えば約１６−２４体積％のＣＯ２、又は、特に約１８−２２体積％のＣＯ２を有する第１段吸着分離器１００の第２の生成物ストリーム１２１を第２段吸着分離器２００のための供給ストリームとして第２段吸着分離器２００及び吸着領域２１０へと方向付けて流入させることにより、第２段吸着分離器２００の吸着効率を高めることができるとともに、第１の成分、例えば約８０体積％を超えるＣＯ２、又は、特に約９０体積％を超えるＣＯ２、又は、とりわけ約９５体積％を超えるＣＯ２を含む高濃度又は高純度の生成物ストリームを第２段吸着分離器２００及びＭＳＡシステム１００から回収することに関与できる。
【００２８】
１つの実施形態において、第１段吸着分離器１００及び第２段吸着分離器２００のための第２の再生ストリームは、第２の再生媒体、例えば空気を使用してもよい。空気源、例えば、周囲環境に流体接続される換気扇又はファン３０は、気流３１の少なくとも一部をＨＥＸ２２の低温回路（図１に示されない）に第１段吸着分離器１００及び第２段吸着分離器２００のための第２の再生ストリームとして流入させるとともに、気流３１の少なくとも一部を調整ストリームとして第1段吸着分離器１００のための調整領域１４０に及び調整ストリームとして第２段吸着分離器２００のための調整領域２４０に流入させるように流体接続されてもよい。随意的に、異なるストリーム又は媒体を供給する別個の第２の再生ストリーム源及び別個の調整ストリーム源が使用されてもよい。ＨＥＸ２２の低温回路（図１に示されない）に流入される気流３１の一部がＨＥＸ２２から熱を運び、それにより、気流３１の温度が上昇し、気流３２が形成されてもよい。気流３２の一部は、例えば第３の閾値温度以下の第４の閾値温度の温度の第２の再生ストリームとして第１段吸着分離器１００、第２の再生領域１３０、及び、第２の再生領域１３０内の接触器１０２の一部に流入されて、接触器１０２の第１の端部１０４から第２の端部１０５へとほぼ向かう随意的な方向に或いは第１段吸着分離器１００のための供給ストリーム又は吸着領域１１０内の接触器１０２の一部内の燃焼ガスストリーム２３の流れ方向に対してほぼ並流する流れ方向に流れてもよい。気流３２は、第２の再生領域１３０内の接触器１０２の一部内の少なくとも１つの吸着材料（図１に示されない）に吸着される第１の成分、例えばＣＯ２の少なくとも一部と接触してこれを脱着させ、第２の再生領域１３０内の接触器１０２の一部内の少なくとも１つの吸着材料（図１に示されない）の温度を例えば第２の閾値温度以上の第５の閾値温度まで下げてもよい。気流３２の一部及び／又は脱着成分、例えば第１の成分は、多成分流体ストリーム又は第１段吸着分離器１００のための供給ストリーム、例えば、燃焼ガスストリーム２１及び燃焼ガスストリーム２３と比べて第１の成分が豊富となり得る第３の生成物ストリーム１３１を形成してもよい。第１段吸着分離器１００の第３の生成物ストリーム１３１は、随意的には、第２の再生領域１３０内の接触器１０２の一部の第２の端部１０５、第２の再生領域１３０、及び、第１段吸着分離器１００から回収されてもよい。第１段吸着分離器１００の第２の再生領域１３０は、第１段吸着分離器１００の第３の生成物ストリーム１３１を随意的には燃焼ガスストリーム２３と混合するように第１段吸着分離器１００のための供給ストリームの一部として第１段吸着分離器１００及び吸着領域１１０に流入させるように流体接続されてもよく、それにより、多成分流体混合物及びＭＳＡシステム１０からの第１の成分の回収率を高めることに有利に関与できる。
【００２９】
１つの実施形態において、気流３１の少なくとも一部は、調整ストリームとして第１段吸着分離器１００、調整領域１４０、及び、調整領域１４０内の接触器１０２の一部に流入されて、随意的に接触器１０２の第１の端部１０４から第２の端部１０５へとほぼ向かう方向に或いは第１段吸着分離器１００のための供給ストリーム又は吸着領域１１０内の接触器１０２の一部内の燃焼ガスストリーム２３の流れ方向に対してほぼ並流する流れ方向に流れてもよい。気流３１は、残留成分をパージして、調整領域１４０内の接触器１０２の一部内の少なくとも１つの吸着材料（図１に示されない）の温度を例えば第２の閾値温度以下の第６の閾値温度まで下げてもよい。気流３１の一部、脱着された成分、及び／又は、パージされた成分、例えば第１の成分は、第１段吸着分離器１００のための多成分流体混合物又は供給ストリーム、例えば燃焼ガスストリーム２１及び燃焼ガスストリーム２３に対して第１の成分が使い果たされてもよい第４の生成物ストリーム１４１を形成してもよい。第４の生成物ストリーム１４１は、調整領域１４０内の接触器１０２の一部の第２の端部１０５、第１段吸着分離器１００、及び、ＭＳＡシステム１０から回収されてもよい。調整領域１４０、第１段吸着分離器１００、及び、ＭＳＡシステム１０は、第４の生成物ストリーム１４１を、例えば、周囲環境へと分散及び解放するための積層体に対して、他のガス分離プロセスに対して、又は、工業プロセス（全て図１に示されない）に対して方向付けるように流体接続されてもよい。
【００３０】
１つの実施形態において、第１段吸着分離器１００の第２の生成物ストリーム１２１は、供給ストリームの少なくとも一部として第２段吸着分離器２００、吸着領域２１０、及び、吸着領域２１０内の接触器２０２の一部に流入されて、接触器２０２の第１の端部２０４から第２の端部２０５へとほぼ向かう方向に流れてもよい。第１段吸着分離器１００の第２の生成物ストリーム１２１が吸着領域２１０内の接触器２０２の一部内の少なくとも１つの吸着材料（図１に示されない）に接触すると、第１の成分、例えばＣＯ２又は第２の成分のうちの少なくとも一方が少なくとも１つの吸着材料（図１に示されない）に吸着され、それにより、第１の成分又は第２の成分のうちの少なくとも一方が第１段吸着分離器１００の供給ストリーム又は第２の生成物ストリーム１２１から分離されてもよい。第１の成分又は第２の成分のうちの少なくとも一方の吸着中、吸着熱は、吸着領域２１０内の接触器２０２の一部内の少なくとも１つの吸着材料（図１に示されない）の温度を例えば第２の閾値温度よりも高い第７の閾値温度まで上昇させることができる。非吸着成分は、多成分流体混合物又は第１段吸着分離器１００のための供給ストリーム、例えば燃焼ガスストリーム２１及び燃焼ガスストリーム２３に対して第１の成分又は第２の成分が使い果たされてもよい第２段吸着分離器２００の第１の生成物ストリーム２１１を形成することができ、この第１の生成物ストリーム２１１は、吸着領域２１０内の接触器１０２の一部の第２の端部２０５、吸着領域２１０、第２段吸着分離器２００、及び、ＭＳＡシステム１０から回収されてもよい。吸着領域２１０、第２段吸着分離器２００、及び、ＭＳＡシステム１０は、第１の生成物ストリーム２１１を、例えば、周囲環境へと分散及び解放するための積層体（図１に示されない）に対して、他のガス分離プロセスに対して、又は、工業プロセス（全て図１に示されない）に対して方向付けるように流体接続されてもよい。随意的に、吸着領域２１０内の接触器２０２の一部の第２の端部２０５は、第１の生成物ストリーム２１１を定期的に循環させて第１段吸着分離器１００の供給ストリーム又は第２の生成物ストリーム１２１として吸着領域２１０内の接触器２０２の一部の第１の端部２０４に流入させるように吸着領域２１０内の接触器２０２の一部の第１の端部２０４に流体接続されてもよい。随意的に、第２段吸着分離器２００の吸着領域２１０内の接触器２０２の一部の第２の端部２０５は、第１の生成物ストリーム２１１を定期的に循環させて第１段吸着分離器１００の燃焼ガスストリーム又は供給ストリームの一部として流入させるように第１段吸着分離器１００の吸着領域１１０内の接触器１０２の一部の第１の端部１０４に流体接続されてもよい。
【００３１】
１つの実施形態において、第２段吸着分離器２００の第１の再生ストリームは、第３の再生媒体、例えば、蒸気の形態を成す水を含んでもよい。蒸気源４０、例えば蒸気タービン、非常に低圧の蒸気タービン、ボイラ、熱回収蒸気発生器又は蒸気発生器が、蒸気ストリーム４１を生成してもよく、また、蒸気ストリーム４１を、随意的に接触器２０２の第２の端部２０５から第１の端部２０４へとほぼ向かう方向に又は第２段吸着分離器２００のための供給ストリーム又は吸着領域２１０内の接触器２０２の一部内の第１段吸着分離器１００の第２の生成物ストリーム１２１の流れ方向に対してほぼ逆の流れ方向に流れるように、第２段吸着分離器２００の第１の再生ストリームとして第２段吸着分離器２００、第１の再生領域２２０、及び、第１の再生領域２２０内の接触器２０２の一部に流入させるべく流体接続されてもよい。蒸気ストリーム４１は、第１の再生領域２２０内の接触器２０２の一部内の少なくとも１つの吸着材料（図１に示されない）と接触して該吸着材料の温度を例えば第７の閾値温度よりも高い第８の閾値温度まで上昇させて、第１の再生領域２２０内の接触器２０２の一部内の少なくとも１つの吸着材料（図１に示されない）に吸着された第１の成分、例えばＣＯ２の少なくとも一部を脱着させてもよい。蒸気ストリーム４１の一部及び／又は脱着成分、例えば、第１の成分は、第２段吸着分離器のための供給ストリーム、例えば、第２の生成物ストリーム１２１と比べて第１の成分又は第２の成分のうちの少なくとも一方が豊富となり得る第２の生成物ストリーム２２１を形成してもよい。第２段吸着分離器２００の第２の生成物ストリーム２２１は、随意的に、第１の再生領域２２０内の接触器２０２の一部の第１の端部２０４、第１の再生領域２２０、及び、第２段吸着分離器２００から回収されてもよい。
【００３２】
冷却剤源７０は、冷却剤ストリーム７１をＣＨＥＸ７２の低温回路（図１に示されない）に流入させるとともに冷却剤ストリーム７３をＣＨＥＸ７２の冷却回路（図１に示されない）から回収してＣＨＥＸ７２から熱を移動除去するように流体接続されてもよい。第１の再生領域２２０及び第２段吸着分離器２００は、第２段吸着分離器２００の第２の生成物ストリーム２２１を凝縮熱交換器７０の高温回路（図１に示されない）に流入させて第２の生成物ストリーム２２１の温度を下げ、それにより、凝縮可能成分、例えば第３の成分又はＨ２Ｏを凝縮させて、第１の成分又は第２の成分の純度が高い凝縮物ストリーム７４及び第２の生成物ストリーム７５を形成するように流体接続されてもよい。凝縮可能成分が凝縮すると、ＣＨＥＸ７２の高温回路（図１に示されない）及び第２段吸着分離器２００の流体接続される第１の再生領域２２０、並びに、第１の再生領域２２０内の接触器２０２の一部で減圧又は真空をもたらして維持することができ、それにより、好適には、第１の再生領域２２０内の接触器２０２の一部内の少なくとも１つの吸着材料（図１に示されない）に吸着された成分、例えば第１の成分又は第２の成分の真空補助脱着が可能となる。ＣＨＥＸ７２の高温回路（図１に示されない）は、第２の生成物ストリーム７５をＣＨＥＸ７２及びＭＳＡ１０から回収して圧縮機及び／又は第２の生成物ストリーム７５のための最終用途（いずれも図１に示されない）に流入させるように流体接続されてもよい。随意的に、ＣＨＥＸ７２の高温回路（図１に示されない）は、第２の生成物ストリーム７５をＣＨＥＸ７２から回収して第２の生成物ストリーム７５を圧縮機及び／又は第２の生成物ストリーム７５のための最終用途（いずれも図１に示されない）に流入させる前に随意的なポンプ又は排出装置（図１に示されない）及び／又は少なくとも第２段凝縮熱交換器（図１に示されない）に流入させるように流体接続されてもよい。随意的に、ＣＨＥＸ７２の高温回路（図１に示されない）は、蒸気源４０により蒸気ストリーム４１を生成するために使用される水の一部として凝縮物ストリーム７４を流入させるように流体接続されてもよい。
【００３３】
１つの実施形態において、第２段吸着分離器２００の第２の再生ストリームは、第２の再生媒体、例えば空気を含んでもよい。気流３２の一部は、例えば第８の閾値温度以下の第９の閾値温度の温度の第２段吸着分離器２００のための第２の再生ストリームとして第２段吸着分離器２００、第２の再生領域２３０、及び、第２の再生領域２３０内の接触器２０２の一部に流入されて、随意的に、吸着領域２１０内の接触器２０２の一部内で、接触器２０２の第１の端部２０４から第２の端部２０５へとほぼ向かう方向に或いは第２段吸着分離器２００のための供給ストリーム又は第２の生成物ストリーム１２１の流れ方向に対してほぼ並流する流れ方向に流れてもよい。気流３２は、第２の再生領域２３０内の接触器２０２の一部内の少なくとも１つの吸着材料（図１に示されない）に吸着された第１の成分又は第２の成分の少なくとも一部と接触してそれを脱着させるとともに、第２の再生領域２３０内の接触器２０２の一部内の少なくとも１つの吸着材料（図１に示されない）の温度を例えば第９の閾値温度以下の第１０の閾値温度まで下げてもよい。気流３２の一部及び／又は脱着成分、例えば第１の成分又は第２の成分は、第１段吸着分離器１００のための多成分流体ストリーム又は供給ストリーム、例えば燃焼ガスストリーム２１及び燃焼ガスストリーム２３と比べて第１の成分又は第２の成分が豊富となり得る第３の生成物ストリーム２３１を形成してもよい。第３の生成物ストリーム２３１は、随意的に、第２の再生領域２３０内の接触器２０２の一部の第２の端部２０５、第２の再生領域２３０、及び、第２段吸着分離器２００から回収されてもよい。第２段吸着分離器２００の第２の再生領域２３０は、第２段吸着分離器２００の第３の生成物ストリーム２３１を随意的に燃焼ガスストリーム２３と混合するように第１段吸着分離器１００のための供給ストリームの一部として第１段吸着分離器１００及び吸着領域１１０に流入させるべく流体接続されてもよく、それにより、多成分流体ストリーム及びＭＳＡシステム１０からの第１の成分の回収率を高めることに有利に関与し得る。
【００３４】
１つの実施形態において、気流３１の少なくとも一部は、調整ストリームとして第２段吸着分離器２００、調整領域２４０、及び、調整領域２４０内の接触器２０２の一部に流入されて、随意的に、吸着領域２１０内の接触器２０２の一部内で、接触器２０２の第１の端部２０４から第２の端部２０５へとほぼ向かう方向に或いは第２段吸着分離器２００のための供給ストリーム又は第２の生成物ストリーム１２１の流れ方向に対してほぼ並流する流れ方向に流れてもよい。気流３１は、残留成分をパージして、調整領域２４０内の接触器２０２の一部内の少なくとも１つの吸着材料（図１に示されない）の温度を例えば第１０の閾値温度以下の第１１の閾値温度まで下げてもよい。気流３１、脱着された及び／又はパージされた成分、例えば第１の成分の一部は、第１段吸着分離器１００のための多成分流体混合物又は供給ストリーム、例えば、燃焼ガスストリーム２１及び燃焼ガスストリーム２３に対して第１の成分が使い果たされてもよい第４の生成物ストリーム２４１を形成してもよい。第４の生成物ストリーム２４１は、随意的に、調整領域２４０内の接触器２０２の一部の第２の端部２０５、調整領域２４０、第２段吸着分離器２００、及び、ＭＳＡシステム１０から回収されてもよい。調整領域２４０、第２段吸着分離器２００、及び、ＭＳＡシステム１０は、第４の生成物ストリーム２４１を、例えば、周囲環境へと分散及び解放するための積層体（図１に示されない）に対して、他のガス分離プロセスに対して、又は、工業プロセス（全て図１に示されない）に対して方向付けるように流体接続されてもよい。
【００３５】
本明細書中に記載される典型的な実施形態は、包括的であるように意図されておらず、或いは、本発明の範囲を開示された正にその形態に限定しようとするものではない。これらの実施形態は、当業者が本発明の教示内容を理解できるようにするべく本発明の原理及び本発明の用途及び実用的な使用を説明するために選択されて記載される。
【００３６】
前述の開示に照らして当業者に明らかなように、本発明の範囲から逸脱することなくこの発明の実施において多くの変更及び改良が想定し得る。したがって、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲により規定される内容にしたがって解釈されるべきである。
【図１】
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【国際調査報告】
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